Question

【題目】某透明溶液中含有以下離子中的幾種H+、Na+、Fe3+、Cu2+、NH4+、Mg2+、Cl-、NO3-、SO42-、CH3COO-、I-、OH-，且只含有四種陽離子，為確定離子種類設計實驗如下(已知氧化性:HNO3>Fe3+>I2) :

①取溶液少許滴加1～2滴紫色石蕊試液后溶液呈紅色；

②取100mL溶液，滴加1.0mol/L的NaOH溶液至520mL時恰好完全反應，加熱后共收集到0.448L(標準狀況下)氣體（假設氣體全部逸出）,同時產生沉淀。將沉淀過濾，洗滌,灼燒后得到一種黑色和白色的固體混合物，稱得質量為14.0g。下圖為滴加NaOH溶液過程圖像(縱坐標為生成沉淀的質量，橫坐標為滴加NaOH溶液體積)。繼續向濾液中滴加足量的BaCl2溶液,又產生白色沉淀46.6g；

③另取100mL原溶液通入標準狀況下1.12LCl2，恰好完全反應,加入四氯化碳后，振蕩靜置后分層，下層呈現紫色(已知:Cl2+2I-=2Cl-+I2)；

④在③中滴加硝酸酸化的硝酸銀溶液后生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。

結合以上實驗現象和數據可知:

（1）溶液中一定不能大量存在____________。

（2）填寫表中空格(可以不填滿): __________。

離子種類
離子濃度（mol/L）

Answer 1

【答案】 Na+、Fe3+、NO3-、CH3COO-、OH-

離子種類	H+	Cu2+	NH4+	Mg2+	Cl-	SO42-	I-
離子濃度（mol/L）	1.0	1.5	0.2	0.5	0.2	2.0	1.0

【解析】（1）①取溶液少許滴加1～2滴紫色石蕊試液后溶液呈紅色；說明溶液呈酸性，含有H+，CH3COO-、OH- 不能大量共存，②取100mL溶液，滴加1.0mol/L的NaOH溶液至520mL時恰好完全反應，加熱后共收集到0.448L(標準狀況下)氣體（假設氣體全部逸出）,同時產生沉淀。將沉淀過濾，洗滌,灼燒后得到一種黑色和白色的固體混合物，說明溶液中一定存在NH4+、Cu2+、Mg2+，加熱后共收集到0.448L(標準狀況下)氣體0.448L/22.4L·mol－1=0.02mol，濃度為0.02mol/0.1L=0.2mol·L－1；1.0mol/L的NaOH到100mL時中和H+，c(H+)=1.0mol·L－1×0.1L/0.1L=1.0mol·L－1；將沉淀過濾，洗滌,灼燒后得到一種黑色和白色的固體混合物，稱得質量為14.0g，是CuO、MgO混合物，消耗堿400mL，令CuO、MgO的物質的量分別是x、y，則有80g·mol－1x+40g·mol－1y=14.0g，x+y=1.0mol/L×0.4L/2，x=0.15mol，y=0.05mol，c(Cu2+)=0.15mol/0.1L=1.5mol·L－1，c(Mg2+)=0.05mol/0.1L=0.5mol·L－1；繼續向濾液中滴加足量的BaCl2溶液,又產生白色沉淀46.6g，得溶液中c(SO42-)==2mol·L－1。③另取100mL原溶液通入標準狀況下1.12LCl2，恰好完全反應,加入四氯化碳后，振蕩靜置后分層，下層呈現紫色(已知:Cl2+2I-=2Cl-+I2)，得n(I-)=2n(Cl2)=1.12L/22.4L·mol－1×2=0.1mol，c(I-)=0.1mol/0.1L=1.0mol·L－1,含碘離子，與Fe3+、NO3-不能大量共存，又溶液中含且只含有四種陽離子，故Na+不存在，最后根據電荷守恒，c(Cl-)+c(I-)+2c(SO42)=c(H+)+2c(Cu2+)+c(NH4+)+2c(Mg2+)，將濃度數值代入得：c(Cl-)=1.0mol·L－1+1.5mol·L－1×2+0.2mol·L－1+0.5mol·L－1×2-2.0mol·L－1×2-1.0mol·L－1=0.2mol·L－1

（1）溶液中一定不能大量存在Na+、Fe3+、NO3-、CH3COO-、OH- ；（2）填寫表中空格(可以不填滿)

離子種類	H+	Cu2+	NH4+	Mg2+	Cl-	SO42-	I-
離子濃度（mol/L）	1.0	1.5	0.2	0.5	0.2	2.0	1.0